聚合物納米微球調(diào)驅(qū)技術(shù)在低滲透油田的應(yīng)用及效果

鄭明科，沈煥文，王碧濤，趙 輝，陳弓啟，楊學(xué)武，王曉輝，張 鵬，王貴文

（中國石油長慶油田分公司第三采油廠，寧夏銀川 750006）

低滲透油田五里灣長6油藏平均有效孔隙度12.69%，平均滲透率 1.81×10-3μm2，開發(fā)至今已有 15年，目前已進(jìn)入中高含水開發(fā)階段，隨著開發(fā)時(shí)間的延長，平面、剖面矛盾加劇，油藏水驅(qū)狀況日益復(fù)雜，水驅(qū)油效率降低，剩余油分布狀況日趨復(fù)雜，挖潛難度增大，油藏控水穩(wěn)油形勢日益嚴(yán)峻，調(diào)驅(qū)或三次采油技術(shù)儲備嚴(yán)重不足。標(biāo)定采收率24.1%，遠(yuǎn)低于國內(nèi)中高滲透水驅(qū)油藏標(biāo)定采收率36.0%，進(jìn)一步提高采收率有較大潛力和空間，因此，在借鑒東部油田成功案例，結(jié)合低滲透油藏儲層特征及室內(nèi)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，在五里灣長6油藏開展聚合物納米微球調(diào)驅(qū)技術(shù)先導(dǎo)性礦場試驗(yàn)，旨在建立低滲透油藏提高采收率技術(shù)體系，對低滲透油藏持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)具有舉足輕重的戰(zhàn)略意義。

1 聚合物納米微球調(diào)驅(qū)技術(shù)研究

1.1 調(diào)驅(qū)機(jī)理

由于微球的原始尺寸遠(yuǎn)小于地層孔喉的尺寸，因此可以隨注入水進(jìn)入到地層深部，隨著注入時(shí)間不斷延長，微球不斷水化膨脹（見圖1），直到膨脹到最大體積后，依靠架橋作用在地層孔喉處進(jìn)行堵塞，從而實(shí)現(xiàn)注入水微觀改向。同時(shí)由于微球是一個(gè)彈性球體，在一定壓力下會突破，在油層中具有封堵、變形、運(yùn)移、再封堵的特性，具有深部調(diào)剖和驅(qū)油的雙重作用，最大限度提高注入水的波及體積，從而實(shí)現(xiàn)從水井到油井的長效全過程驅(qū)油，以提高最終采收率。

1.2 膨脹特性研究

通過室內(nèi)研究表明（見圖2），微球的初始粒徑為納米至微米級，在水中通過膨脹或者膨脹聚并后粒徑可以達(dá)到幾十微米甚至幾百個(gè)微米。說明聚合物納米微球在水中的膨脹效果明顯，能夠有效封堵地層中的大孔道，同時(shí)通過膨脹堆積作用能有效驅(qū)替低滲層段孔隙中的殘余油，從而達(dá)到深度調(diào)剖和驅(qū)油的雙重功效。

1.3 耐鹽性評價(jià)

選取分散于礦化度10×104mg/L的模擬污水中的2 000 mg/L聚合物微球樣品，在55℃溫度下烘烤20天后，其形貌仍然為類球形（見圖3），芯部較烘烤10天的變小，表現(xiàn)出一定的水化膨脹。

1.4 抗剪切性評價(jià)

選用分散于由礦化度為53 219.57 mg/L的模擬地層水配制成的2 000 mg/L溶液中的聚合物微球樣品，在55℃條件下烘烤10天后，采用組織粉碎機(jī)，分別在轉(zhuǎn)速為 0.500 r/min、1 000 r/min、2 000 r/min、5 000 r/min條件下，持續(xù)剪切15 min后，通過透射電子顯微鏡觀察其形貌仍然為類球形（見圖4）。

1.5 驅(qū)油實(shí)驗(yàn)

室內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明（見表1），注入微球溶液時(shí)，采收率均有較大的提高，其中低滲管采收率的提高幅度較大，主要是由于微球優(yōu)先進(jìn)入并封堵高滲管，有效啟動(dòng)了低滲層，改善了儲層的非均值性，因此總采收率的提高主要來自低滲層的動(dòng)用。

表1 聚合物微球提高采收率室內(nèi)巖芯實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比表

2 礦場應(yīng)用及效果

2.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)井組位于靖安油田五里灣油藏南部，8個(gè)井組對應(yīng)油井39口，平均單井油層有效厚度14.2 m，目前井均累計(jì)采油2.001 4×104t，日產(chǎn)油3.77 t，含水36.1%，采出程度13.3%。一方面隨著采出程度的加大，油藏含水上升速度加快（見圖5），穩(wěn)產(chǎn)形勢加劇，另一方面受儲層非均質(zhì)性影響，水驅(qū)弱勢方向平面、剖面剩余油仍然富集程度較高，目前注采調(diào)整手段挖潛難度大。

2.2 試驗(yàn)進(jìn)展

2010年6～10月，分兩個(gè)段塞（見圖6），以變加藥濃度的方式先后在五里灣油藏南部柳94-34、柳94-36、柳92-36三個(gè)井組實(shí)施聚合物活性微球性深部調(diào)驅(qū)試驗(yàn)。在此基礎(chǔ)上，2011年優(yōu)化注入?yún)?shù)，在柳92-38、柳 94-38、柳 96-36、柳 96-38、柳 98-36 五個(gè)井組擴(kuò)大試驗(yàn)范圍開展聚合物活性微球調(diào)驅(qū)試驗(yàn)。

2.3 實(shí)施效果

表2 五里灣長6油藏聚合物活性微球深部調(diào)驅(qū)統(tǒng)計(jì)表

2.3.1 注入壓力緩慢上升 與正常注水壓力相比，注入微球后，注水井油壓由10.1 MPa上升到10.5 MPa，套壓由10.1 MPa上升到10.7 MPa，上升幅度在0.5 MPa之間，說明微球進(jìn)入地層后封堵了部分孔道，使水流方向發(fā)生改變，低滲層得到動(dòng)用，從而提高波及體積。

2.3.2 縱向剖面改善效果顯著 對比注入前后的剖面吸水情況得出，實(shí)施聚合物微球注入后，吸水剖面由典型的正韻律底部吸水強(qiáng)，逐漸變成上下均勻吸水，局部高滲層段吸水變均勻，說明高滲帶得到封堵，低滲帶吸水變強(qiáng)，水驅(qū)動(dòng)用程度增加，水驅(qū)狀況變好，改善剖面吸水狀況效果明顯。

2.3.3 增油效果明顯且見效范圍逐步擴(kuò)大 見效特征：部分油井在注入階段動(dòng)態(tài)表現(xiàn)為液量或含水表現(xiàn)出突降和上升的特點(diǎn)，說明微球進(jìn)入孔喉后產(chǎn)生膨脹和聚集作用，堵塞原來水流通道，隨后又被突破，造成液量和含水波動(dòng)。

見效范圍：由主向井向側(cè)向井逐步擴(kuò)大，說明注入微球后注入水流向發(fā)生改變，水驅(qū)波及體積增大。對應(yīng)34口油井有12口見效，日增油8.76 t，含水下降6.5%，累計(jì)增油986 t，整體井組階段遞減由2.12%下降到0.20%，含水上升率由0.36%下降到0.02%，其中12口見效井階段遞減由3.79%下降到-2.23%，含水上升率由0.43%下降到0.03%，井組油井含水上升的速度得到有效減緩，控水穩(wěn)油效果較明顯（見圖7）。

表3 五里灣一區(qū)聚表活性納米微球調(diào)驅(qū)井組生產(chǎn)動(dòng)態(tài)變化統(tǒng)計(jì)表

表4 聚合物納米微球調(diào)驅(qū)注入前后采收率對比表

2.3.4 平面流線場變均勻 根據(jù)井組動(dòng)態(tài)分析，運(yùn)用數(shù)值模擬手段劃分出的高滲帶處流線很密集，注微球后，整體高滲帶處的流線變的均勻，說明儲層非均質(zhì)性得到有效改善。

2.3.5 采收率得到有效提高 根據(jù)目前見效井見效特征、見效范圍，應(yīng)用“陳元千公式法”計(jì)算調(diào)驅(qū)前后采收率變化表明，注入微球后，井組水驅(qū)特征曲線出現(xiàn)拐點(diǎn)，表明水驅(qū)狀況得到有效改善，采收率得到明顯提高。

3 認(rèn)識與結(jié)論

（1）聚合物納米微球深部調(diào)剖和驅(qū)油效果顯著，有效封堵高滲層段，動(dòng)用了低滲層段剩余油，提高了最終采收率。

（2）有效改善了剖面水驅(qū)效果，降低井組油井含水上升速度，提高了水驅(qū)油效率。

（3）鑒于先導(dǎo)性試驗(yàn)取得的效果，下步將擴(kuò)大聚合物納米微球驅(qū)油試驗(yàn)范圍，為低滲油藏提高采收率技術(shù)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化推廣提供技術(shù)儲備。

［1］王濤，肖建宏，等.聚合物微球的微觀形態(tài)、粒徑及封堵特性研究［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2006，13（4）：80-82.

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［3］韓秀貞，李明遠(yuǎn)，等.胍島油田聚驅(qū)后聚合物微球調(diào)驅(qū)提高采收率研究［J］.油田化學(xué)，2008，23（27）：67-71.